[发明专利]一种用于高含硫集输管道的沉积硫清除器

说明书

技术领域

本发明公开一种管道沉积硫清除器，特别是一种用于高含硫集输管道的沉积硫清除器。

背景技术

对于高含硫的酸性气田，在温度、压力较高条件下元素硫以多硫化物的形式溶解在天然气中，随着温度和压力降低，气体中可溶解元素硫的量将会减少，过饱和的硫就会在集输系统中析出，进而发生沉积。硫沉积对集输管道的影响主要体现在如下几个方面：

(1)单质硫极易在管道引压管等处沉积，导致压力测量失准，并引发连锁效应，使得与SCDAD自动控制系统相连接的部分仪器仪表瘫痪，严重影响着整个集输系统的安全运行。

(2)沉积硫附着在管壁上，降低管道有效流通面积，增加输送能耗,当沉积量较大时,甚至会堵塞管道, 导致关井停产。

(3)在沉积硫存在的条件下, 碳钢的腐蚀速率增加,管道容易发生局部腐蚀，从而增加泄漏风险。

 (4)沉积硫易导致清管球发生卡堵，影响清管球的正常运行，从而影响集输管道通球作业。

当前高含硫集输管道沉积硫控制方法主要有电加热法、加注溶硫剂法以及机械除垢方法等。电加热方法通过在易发生堵塞部位安装电伴热带，通过管道外壁对管内介质加热来防止硫积产生和对已发生硫沉积堵塞位置进行解堵。但电加热只适用于管道局部硫沉积控制或解堵。高含硫气田集输管道往往长度达到数公里，甚至几十公里，电加热无法有效去除整个管道的沉积硫。

作者王勇在研究论文（“高含硫天然气集输系统硫沉积研究进展”，《天然气与石油》，2014年8月，32卷第4期）提出向管道内加注溶硫剂来进行沉积硫控制。采用溶硫剂方法需要采用溶硫剂罐、高压溶硫剂泵等溶硫剂加注系统，投资成本高。另外，向管道加注的溶硫剂在管道流动过程中在重力作用下会沉积在管道底部，管道顶部由于无法与溶硫剂接触，从而影响除硫的效率。此外，溶硫剂要长期加注，消耗量大，回收成本高，且当前市场上的溶硫剂往往都具有一定毒性，容易引发中毒事故。

申请号为200910172282.2的发明专利公布了一种原油管线砂、蜡高压射流清管器，该清管器上安装有流体射孔，高压流体从射孔喷出，由喷出液体将污垢带走。该发明只能用于输送液体管线的沉积物的清理，对于输气管道，不允许向管内注入液体，该方法无法适用。申请号为201020649045.9的实用新型专利公开了一种钢钉刮蜡机械清管器，采用带有钢钉的皮碗清除管道内壁结垢和结蜡。申请号为201410194893.8的专利公开了一种螺旋弹簧钢丝刷式清管器，通过在弹簧外边缘上安装螺旋弹簧钢丝刷来提高管道清理效果。

当前的清管方法基本依靠清管器自身或其所带机具所具有的刮削、冲刷作用来清除管道内的结垢或沉积物。存在缺点主要在于：除硫效率低，当管道结垢硬度较大时，清管器容易发生卡堵，这中单纯的采用刀片或钢刷的机械清管器易发生磨损，还容易对管壁造成损伤。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有管道沉积硫清除技术和装置存在的缺陷，提出一种能够综合利用热力清除和机械清除原理，能够高效清除附着在高含硫集输管道内壁上的沉积硫的新型集输管道沉积硫清除器。

本发明公开一种用于高含硫集输管道的沉积硫清除器，包括引气管、涡流室、涡流管、传热管以及引射喷管，引气管、涡流管以及传热管均为管状体，引气管的一端开口，另一端由密封盲板封堵，密封盲板固定在涡流室底部外壁的中心位置，涡流管的入口端嵌装在涡流室的中心，涡流管的出口安装有热流调节喷嘴，传热管同轴地套设于涡流管的外部，传热管的一端固定在涡流室的顶部外壁上，另一端安装有引射喷管，引射喷管与热流调喷嘴之间安装有密封环。

进一步地，所述的引气管的进口端的外壁上安装有密封皮碗总成，密封皮碗总成和密封盲板之间的管壁上布置有多个引气孔。

进一步地，所有引气孔的总面积与待清理管道的截面积的比值不大于10%。

进一步地，所述的涡流室的外壁上布置有多个进气口，涡流室内部沿切向布置有多个进气道，涡流室内的涡流管的外缘对应该若干进气道而沿切向布置有多个进气孔，所述进气孔对应与所述进气道连通，多个进气道沿涡流管的中心对称布置，进气道的截面形状为矩形。

进一步地，所述热流调节喷嘴的流道形状为渐缩型，靠近热流调节喷嘴一侧的涡流管上垂直安装有多个热流喷管，热流喷管的入口与涡流管的内管壁齐平，热流喷管沿涡流管中心对称布置，热流喷管出口安装有热流喷嘴，每个热流喷嘴沿所述沉积硫清除器的前进方向一侧安装有三角刀片。

进一步地，所述的涡流管上所有热流喷管的截面积之和小于热流调节喷嘴的出口的面积。